【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于硬質(zhì)合金，尤其涉及一種制備含cr的晶粒均勻的超細wc粉的方法。
技術(shù)介紹
1、超細硬質(zhì)合金具有高硬度，高強度，良好的韌性等優(yōu)點，被稱為“雙高”硬質(zhì)合金，而被廣泛應(yīng)用于高效精密刀具、微鉆、微銑、刀片、精密模具等。制備超細硬質(zhì)合金的關(guān)鍵技術(shù)難點在于如何有效地抑制wc晶粒在燒結(jié)過程中的長粗，而添加抑制劑是常用的手段。影響抑制劑效果的主要因素是抑制劑的粒度和抑制劑在硬質(zhì)合金中分布的均勻性，而影響抑制劑在硬質(zhì)合金中的粒度和分布均勻性的主要因素是抑制劑的本身的粒度和添加方式。而目前行業(yè)內(nèi)普遍采取的方法為兩大類，具體如下：
2、第一類為合金制備端添加抑制劑cr3c2，主要為濕磨摻雜法，即通過在合金混合料制備的濕磨過程中添加抑制劑，降低燒結(jié)過程中wc晶粒在液相鈷的溶解度，從而減少wc晶粒在液相鈷中的溶解析出過程，從而避免了wc的晶粒長粗。而目前市場上的cr3c2的粒度在1.0μm左右，無法達到超細級別，影響抑制劑在硬質(zhì)合金中的粒度，從而影響抑制效果。
3、第二類為超細碳化鎢粉制備端添加抑制劑，目前抑制劑的添加方式主要有：液-液摻雜法、一般固-固摻雜法和液-固摻雜法。
4、液-液摻雜法：該方法是在仲鎢酸銨(apt)的生產(chǎn)過程中，在仲鎢酸銨溶液中添加可溶性的重鉻酸銨溶液，或是將apt晶體溶于水后再添加可溶性的重鉻酸銨溶液，然后經(jīng)過結(jié)晶、干燥、煅燒成氧化鎢，經(jīng)過還原、碳化后獲得含cr3c2的碳化鎢粉末，然后經(jīng)合金制備工藝獲得含cr3c2抑制劑超細硬質(zhì)合金。雖然液-液摻雜法在溶液狀態(tài)時，重鉻酸銨溶液和仲
5、固-固摻雜法：該方法是在鎢粉配碳過程中添加氧化鉻或cr3c2，與鎢粉碳黑混合均勻，經(jīng)過碳化、球磨后得到含cr3c2的超細碳化鎢，然后經(jīng)合金制備工藝獲得含cr3c2抑制劑超細硬質(zhì)合金。一般固-固摻雜法是在干混的條件下進行混合，很難保證鎢粉與氧化鉻或cr3c2的混和均勻性，從而難以保證cr3c2與碳化鎢混和的均勻性，而最終cr3c2的粒度取決于所添加的氧化鉻或cr3c2的粒度，而市場上的氧化鉻或cr3c2的粒度在1.0μm左右，由于添加量質(zhì)量比例一般低于1％，致使體積比例較小，影響了cr3c2在超細碳化鎢中分布的均勻性。
6、液-固摻雜法：該方法是在氧化鎢粉末中添加一定量的重鉻酸銨溶液，然后進行混合，實現(xiàn)固-液混合摻雜；再經(jīng)過氫氣還原、配碳、碳化、冷卻、球磨、過篩，獲得含cr的超細wc粉末。但是重鉻酸銨溶液添加量少，固-液比較小，同時重力作用下，添加的液體的聚集混合器的底部，造成氧化鎢粉整體潤濕不完全，物料干濕不均勻，同時由于液體的殘留，增加氧化鎢粉的水含量，減少氧化物的流動性，導(dǎo)致還原時鎢粉粒度長粗，也降低了cr3c2在超細碳化鎢中分布的均勻性。同時重鉻酸銨在還原階段約500℃開始分解生成氧化鉻，其粒度與煅燒基本一致，即bet粒度約550-1150納米，所以此方法在碳化鎢制備階段添加的氧化鉻的粒度粗，混合均勻性不佳，最終影響了cr3c2在燒結(jié)過程中抑制碳化鎢晶粒長粗的效果。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本專利技術(shù)提供制備含cr的晶粒均勻的超細wc粉的方法，獲得cr3c2粒度極細，在超細碳化鎢中分布均勻的wc-cr3c2混合粉末，將這種混合粉末用于制備超細硬質(zhì)合金，cr3c2在合金中分布均勻，無偏析或聚集，能有效地抑制wc晶粒在燒結(jié)過程中的異常晶粒長大，明顯降低合金的晶粒度。
2、為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提出的技術(shù)方案為：
3、本專利技術(shù)提供一種制備含cr的晶粒均勻的超細wc粉的方法，包括以下步驟：將bet粒度為80-150nm的超細氧化鉻與部分氧化鎢進行預(yù)混合，然后加入剩余氧化鎢進行擴散混合，實現(xiàn)固-固混合摻雜，最后經(jīng)過氫氣還原、鎢粉混合、配炭、碳化、冷卻、破碎過篩后得到含cr的晶粒均勻的超細wc粉。
4、本專利技術(shù)制備納米級的超細氧化鉻，在氧化鎢中添加一定量的超細氧化鉻，進行兩次固-固摻雜混合，將超細氧化鉻均勻混合于氧化鎢粉末中，再經(jīng)過氫氣還原、鎢粉混合、配碳、碳化、氣流破碎后，獲得cr3c2粒度極細，在超細碳化鎢中分布均勻的wc-cr3c2混合粉末。將這種混合粉末用于制備超細硬質(zhì)合金，cr3c2抑制碳化晶粒長粗的效果優(yōu)異。
5、所述超細氧化鉻的制備方法如下：將鉻酐破碎至直徑≤0.8um后，在700-900℃溫度下，通入壓力≥5000pa、流量2-8m3/h的壓縮空氣，煅燒2-5h，制備得到bet粒度為80-150nm的超細氧化鉻
6、本專利技術(shù)中，將鉻酐均勻的破碎至直徑≤0.8um，為后續(xù)的煅燒提供極細的鉻酐原料，在低溫(700-900℃)下煅燒確保控制cr2o3的長大趨勢，控制bet粒度處于80-150納米，而通入流量2-8m3/h，壓力≥5000pa的壓縮空氣則可以加速將反應(yīng)產(chǎn)生的o2排出，加速cro3→cr2o3+o2化學(xué)過程的反應(yīng)，確保反應(yīng)完全。
7、作為一種可選的實施方式，在本專利技術(shù)提供的方法中，破碎過程為將鉻酐采用球料比10：1的配比在球磨機內(nèi)破碎。
8、本專利技術(shù)中通過高球料比的方式可以將鉻酐均勻的破碎至直徑≤0.8um。
9、作為一種可選的實施方式，在本專利技術(shù)提供的方法中，所述超細氧化鉻的松裝密度為40-80g/l。
10、本專利技術(shù)中，納米級別的超細氧化鉻其松裝比重低，體積大，有利于增強與氧化鎢的混合接觸面積，提高混合均勻性。
11、作為一種可選的實施方式，在本專利技術(shù)提供的方法中，預(yù)混合時超細氧化鉻與氧化鎢的質(zhì)量比為1：10-1：20，混合30-60min。
12、在本專利技術(shù)中，采用超細氧化鉻與氧化鎢粉按固-固質(zhì)量比為1：10～1：20，混合30～60分鐘的方式制備的“混合種子”，其氧化鉻含量大幅提升至5-10％，與氧化鎢接觸面增大，制備的“混合種子”的均勻性大幅提高。
13、作為一種可選的實施方式，在本專利技術(shù)提供的方法中，擴散混合時，已摻雜混合完全的超細氧化鉻與氧化鎢的混合物與剩余氧化鎢的質(zhì)量比為1：30-1：10，混合1-3h。
14、在本專利技術(shù)中，采用第一次“混合種子”與氧化鎢粉進行混合，利用“混合種子”與氧化鎢粉比例為1：30～1：10的優(yōu)勢，將“混合種子”內(nèi)的氧化鉻更好的分散到氧化鎢中，大幅提升混合均勻性。
15、作為一種可選的實施方式，在本專利技術(shù)提供的方法中，氫氣還原過程中還原溫度為600-900℃，還原時間4-9h，還原后得到鎢粉本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種制備含Cr的晶粒均勻的超細WC粉的方法，其特征在于，包括以下步驟：將BET粒度為80-150nm的超細氧化鉻與部分氧化鎢進行預(yù)混合，然后加入剩余氧化鎢進行擴散混合，實現(xiàn)固-固混合摻雜，最后經(jīng)過氫氣還原、鎢粉混合、配炭、碳化、冷卻、破碎過篩后得到含Cr的晶粒均勻的超細WC粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備含Cr的晶粒均勻的超細WC粉的方法，其特征在于，所述超細氧化鉻的制備方法如下：將鉻酐破碎至直徑≤0.8um后，在700-900℃溫度下，通入壓力≥5000Pa、流量2-8m3/h的壓縮空氣，煅燒2-5h，制備得到BET粒度為80-150nm的超細氧化鉻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備含Cr的晶粒均勻的超細WC粉的方法，其特征在于，破碎過程為將鉻酐采用球料比10：1的配比在球磨機內(nèi)破碎。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備含Cr的晶粒均勻的超細WC粉的方法，其特征在于，所述超細氧化鉻的松裝密度為40-80g/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備含Cr的晶粒均勻的超細WC粉的方法，其特征在于，預(yù)混合時超細氧化鉻與氧化鎢的質(zhì)量比為1：1
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備含Cr的晶粒均勻的超細WC粉的方法，其特征在于，擴散混合時，已摻雜混合完全的超細氧化鉻與氧化鎢的混合物與剩余氧化鎢的質(zhì)量比為1：30-1：10，混合1-3h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備含Cr的晶粒均勻的超細WC粉的方法，其特征在于，氫氣還原過程中還原溫度為600-900℃，還原時間4-9h，還原后得到鎢粉和Cr2O3粉末的混合物；氫氣還原后得到鎢粉的BET粒度為40-250nm，將氫氣還原后得到鎢粉和Cr2O3粉末的混合物繼續(xù)混合0.5-1h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備含Cr的晶粒均勻的超細WC粉的方法，其特征在于，所述氧化鎢選自黃色氧化鎢WO3、藍色氧化鎢WO2.9或紫色氧化鎢WO2.72中的一種或多種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備含Cr的晶粒均勻的超細WC粉的方法，其特征在于，所述氧化鎢的Fsss粒度為9-13um，所述氧化鎢中大于120目的質(zhì)量含量為小于0.5％，200目至325目的質(zhì)量含量為45-65％。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備含Cr的晶粒均勻的超細WC粉的方法，其特征在于，所述配炭是將經(jīng)過混合后得到的鎢粉和Cr2O3粉末的混合物與碳黑進行混合；所述碳化是將配炭混合后粉末裝入石墨舟皿，在碳化爐中進行碳化，碳化氣氛為非氧化性氣氛，碳化溫度為1200-1600℃，碳化時間為1-3h；所述冷卻為碳化完成后保持非氧化性氣氛條件下自然冷卻；所述破碎為將碳化冷卻后的物料進行氣流破碎，破碎壓力6.5-9.0kPa，分級輪轉(zhuǎn)速3000-5000r/min，將塊狀物料氣流破碎，破碎好的物料經(jīng)過細篩網(wǎng)，以除去雜質(zhì)。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種制備含cr的晶粒均勻的超細wc粉的方法，其特征在于，包括以下步驟：將bet粒度為80-150nm的超細氧化鉻與部分氧化鎢進行預(yù)混合，然后加入剩余氧化鎢進行擴散混合，實現(xiàn)固-固混合摻雜，最后經(jīng)過氫氣還原、鎢粉混合、配炭、碳化、冷卻、破碎過篩后得到含cr的晶粒均勻的超細wc粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備含cr的晶粒均勻的超細wc粉的方法，其特征在于，所述超細氧化鉻的制備方法如下：將鉻酐破碎至直徑≤0.8um后，在700-900℃溫度下，通入壓力≥5000pa、流量2-8m3/h的壓縮空氣，煅燒2-5h，制備得到bet粒度為80-150nm的超細氧化鉻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備含cr的晶粒均勻的超細wc粉的方法，其特征在于，破碎過程為將鉻酐采用球料比10：1的配比在球磨機內(nèi)破碎。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備含cr的晶粒均勻的超細wc粉的方法，其特征在于，所述超細氧化鉻的松裝密度為40-80g/l。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備含cr的晶粒均勻的超細wc粉的方法，其特征在于，預(yù)混合時超細氧化鉻與氧化鎢的質(zhì)量比為1：10-1：20，混合30-60min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備含cr的晶粒均勻的超細wc粉的方法，其特征在于，擴散混合時，已摻雜混合完全的超細氧化鉻與氧化鎢的混合物與剩余氧化鎢的質(zhì)量比為1：30-1：10，混合1-3h。<...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：肖成林，陸必志，何新陽，
申請(專利權(quán))人：株洲硬質(zhì)合金集團有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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